法国力促的核能制氢可行吗？

欧盟委员会公布了可再生氢气详细规则，旨在激励投资者和行业从化石燃料生产氢转向由可再生电力生产氢。

其中的授权法案规定了三种可以被计入可再生能源的氢气，包括直接连接新的可再生能源发电机所产生的氢气，在可再生能源比例超过90%的地区采用电网供电所生产的氢气，已经在低二氧化碳排放限制的地区签订可再生能源电力购买协议后采用电网供电来生产氢气。

这意味着欧盟允许核能系统中生产的部分氢气计入其可再生能源目标。

一直以来，欧盟多国对于是否要将核能制氢纳入“低碳氢气”分类的争论不断。

最终法国联合其他八个欧盟成员国向欧盟委员会致信称，基于当前欧盟制定的“科技中立”主张和“欧盟各成员国自行决定能源结构”的原则，欧盟应修改当前的可再生能源分类规则，将利用核能制得的氢气纳入低碳燃料的分类中。

对于核能制氢的重要性，联合信件做出了如下解释：

一方面，要达成既定的气候目标，欧盟需要大量的新型燃料和低碳能源，低碳排的氢气正是其中的重要组成部分。如果持续对低碳氢气发展设置障碍，欧盟不仅可能无法达成气候目标，更可能阻碍经济增长。

另一方面，核能制氢将提高欧盟氢能产业在国际社会上的竞争力。联合信件进一步表示，风电、光伏等可再生能源电力存在间歇性的特性，可能会影响到低碳氢气的生产速度。

同时，美国政府已出台了《通胀削减法案》以吸引跨国公司、推动低碳产业落地，而目前欧盟氢能产业仍在发展初期，要提高欧盟氢能产业在全球的竞争力，避免企业纷纷转向美国投资，就不能“限制氢能经济的发展速度”。

将核反应堆与先进制氢工艺耦合生产得到的氢气也叫粉氢。

核能制氢的技术路线可分为核电制氢（机组为制氢提供电能）、核热制氢（机组为制氢提供热能）和电热混合制氢（机组为制氢提供热能和电能）三种。

能够与制氢工艺耦合的反应堆有多种选择, 而高温气冷堆能够提供高温工艺热，是目前最理想的高温电解制氢的核反应堆。在800℃下，高温电解的理论效率高于50%，温度升高会使效率进一步提高。

在此种方案下，高温气冷堆（出口温度700℃～950℃）和超高温气冷堆（出口温度950℃以上）是目前最理想的高温电解制氢的核反应堆。

高温气冷堆提供了制氢需要的热源，其匹配的技术路线主要有两条：固体氧化物电解水制氢（SOEC）和碘硫循环制氢。

高温固体氧化物电解水制氢（SOEC）为全固态结构，由阴极、阳极和电解质组成，从技术原理可分为氧离子传导型SOEC 和质子传导型SOEC，从结构类型可分为平板式和管式。

碘硫循环制氢则主要分为本生反应、碘化氢分解和硫酸分解三个步骤，反应的净结果为水分解生成氢气和氧气。

两者相比，SOEC 的商业化成熟度较高，技术路线明确，无需贵金属材料，未来可以通过规模化实现降本，但瓶颈在于单堆功率较低，和核能的大规模工业制氢适配度较低。碘硫循环制氢尚未实现商业化，初期投资成本大，但具备规模经济性，与核能大规模工业制氢匹配度高。

核能制氢的技术路线可分为核电制氢（机组为制氢提供电能）、核热制氢（机组为制氢提供热能）和电热混合制氢（机组为制氢提供热能和电能）三种。能够与制氢工艺耦合的反应堆有多种选择, 但从制氢的角度来看, 制氢效率与工作温度密切相关，高温 ( 出口温度700-950℃ ) 和超高温反应堆( 出口温度950 ℃以上) 是最优选择。

核电制氢即一般的电解水制氢，该工艺产氢效率（55%~60%）较低，美国开发的SPE先进电解水技术可将电解效率提升为90%，即便如此，由于核电站的热电转换效率仅为35%左右，因此核能电解水制氢最终的总效率只有30%甚至更低。在目前成熟的制氢工艺中，电解水制氢的成本最高，因此核电制氢目前基本不具备竞争优势，很难规模化推广应用。

核热制氢即热化学制氢，是将核反应堆与热化学循环制氢装置耦合，使水在800℃至1000℃下催化热分解，从而制取氢和氧，热能至氢能的转换率可达60%甚至更高，目前的最优方案是美国通用原子能公司开发的碘硫循环。

电热混合制氢是利用先进核反应堆提供的工艺热（约30%）和电能（约70%），在750℃至950℃的高温下将水蒸气高效电解为氢气和氧气，其制氢效率接近60%。

核热制氢和电热混合制氢目前技术成熟度仍较低，面临的主要挑战是耐高温材料的研发。制氢工艺都需要核反应堆提供高温工艺热，但这类反应堆全部属于第四代反应堆，目前除了高温气冷堆建成示范项目之外，其它的堆型均处于研究设计阶段，尚未进行工程验证，距商业化推广仍有较长时间，且面临很大不确定性。

因此，美、英、日以及中国等核大国目前都将高温气冷堆列为核能制氢的首选方案。

当前，核能制氢商业化还需克服诸多挑战。

一是核能制氢的经济性尚待验证，成本是核能制氢能否实现大规模商业利用的关键因素。

彭博新能源财经（BNEF）在其2021 年9 月发布的《探索核电制氢经济性》报告中就指出，目前在役核电机组平准化度电成本（LCOE）高昂，利用其制氢比风电或光伏制氢更为昂贵。除非核电与制氢系统的成本显著降低，核电制氢并不具备竞争力。

二是能高效率制氢的高温气冷堆技术还不成熟，其工艺系统、关键设备、核心材料等技术都还需要进一步试验和改进。

此外，安全性也是制约核能制氢的一大因素之一。